JP2009126440A - 車両用ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両軽量化を図ることができる車両用ステアリング装置を提供する。
【解決手段】ステアリングコラム１２を、車両前方に位置する第１コラム１２ａと、この第１コラムにコラム軸方向に摺動自在に嵌合されて車両後方に位置する第２コラム１２ｂとで構成し、これら第１コラム及び第２コラムを軽合金材料で形成している。
【選択図】図２

Description

本発明は、ステアリングコラムを傾動又は伸縮させることでステアリングホイールの位置調整を行うことが可能な車両用ステアリング装置に関する。

ステアリングホイールのテレスコ位置、チルト位置を調整可能な車両用ステアリング装置として、例えば特許文献１の装置が知られている。
この装置は、ステアリングホイールを車両後端に装着したステアリングシャフトを回転自在に支持するステアリングコラムを、車両前方に配置したインナコラムと、このインナコラムに摺動自在に外嵌して車両後方に配置されているアッパコラムとで構成している。そして、インナコラムにはロアブラケットが溶接により固定されており、このロアブラケットを介してインナコラムが車体側部材に支持され、アウタコラムは手動式のクランプ機構を介して車体側部材に固定されている。クランプ機構は、インナコラムを抱持しているアウタコラムの抱持部を締付け縮径することでインナコラムをクランプし、締付け力を解除することで抱持部をアンクランプ状態とし、アウタコラムのテレスコ位置、又はチルト位置を調整する機構である。
特開２００６−３１２３６０号公報

ところで、特許文献１のステアリング装置は、ステアリングコラムを構成するインナコラム及びアウタコラム、インナコラムに固定したロアブラケットが鋼製部材なので、車両軽量化の面で問題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、車両軽量化を図ることができる車両用ステアリング装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に係る車両用ステアリング装置は、ステアリングシャフトを回転自在に支持するステアリングコラムを、車両前方に位置する第１コラムと、この第１コラムにコラム軸方向に摺動自在に嵌合されて車両後方に位置する第２コラムとで構成し、前記第１コラムは、車両前方側ブラケットを介して車体側部材に支持され、前記第２コラムは、前記ステアリングコラムの傾動又は伸縮を調整するコラム位置調整機構を介して前記車体側部材に支持されており、前記コラム位置調整機構を、前記第１コラム及び前記第２コラムの嵌合部の内筒部を包囲して縮径可能に形成した前記嵌合部の外筒部である抱持部と、前記車体側部材に固定されて前記抱持部の外側に配置した車体側ブラケットと、前記車体側ブラケットを締め付けて前記抱持部を縮径させることで前記抱持部を前記内筒部にクランプするクランプ機構とで構成した車両用ステアリング装置において、前記第１コラム及び前記第２コラムを軽合金材料で形成した。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の車両用ステアリング装置において、前記内筒部の外周面と前記抱持部の内周面との間に、弾性変形自在な第１クリープ防止部材を介在させた。
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の車両用ステアリング装置において、前記第１クリープ防止部材は、前記内筒部の外周に外嵌され、前記抱持部の内周面に当接する合成樹脂製の第１スリーブである。

また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れか１項に記載の車両用ステアリング装置において、前記車両前方側ブラケットを、軽合金材料で形成した。
また、請求項５記載の発明は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の車両用ステアリング装置において、前記車両前方側ブラケットは、軸心が車幅方向を向くピボットピンを介して前記車体側部材に連結されるピボット連結部と、このピボット連結部に一体に形成されて前記第１コラムの外周面を抱持している互いに車幅方向に離間した一対の連結部材と、これら一対の連結部材を互いに近接する方向に締付けることで前記一対の連結部材を前記第１コラムに一体化する締付け手段とを備えている。

また、請求項６記載の発明は、請求項５記載の車両用ステアリング装置において、前記第１コラムの外周面を抱持する前記一対の連結部材の抱持面と、前記第１コラムの外周面との間に、弾性変形自在な第２クリープ部材を介在させている。
また、請求項７記載の発明は、請求項６記載の車両用ステアリング装置において、前記第２クリープ防止部材は、前記第１コラムの外周に外嵌され、前記一対の連結部材の抱持面に当接する合成樹脂製の第２スリーブである。

さらに、請求項８記載の発明は、請求項１乃至７の何れか１項に記載の車両用ステアリング装置において、前記軽合金材料はアルミニウム合金である。

本発明に係る車両用ステアリング装置によれば、ステアリングコラムを構成する第１コラム及び第２コラムを軽合金材料で形成したので、車両の軽量化を図ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明に係る車両用ステアリング装置を組付けた車両を示す全体構成図であり、図２は本発明に係る車両用ステアリング装置を示すものであり、図３は図２のＡ−Ａ線矢視図であり、図４は図３において要部を拡大して示した図であり、図５は図２のＢ−Ｂ線矢視図である。

図１において、ステアリング装置１０は、ステアリングシャフト１１を回動自在に支持するステアリングコラム１２を有する。ステアリングシャフト１１には、その後端にステアリングホイール１３が装着され、ステアリングシャフト１１の前端にはユニバーサルジョイント１４を介して中間シャフト１５が連結されている。中間シャフト１５にはその前端にユニバーサルジョイント１６を介してラックアンドピニオン機構等からなるステアリングギヤ１７が連結されている。このステアリングギヤ１７の出力軸がタイロッド１８を介して操舵輪１９に連結されている。

そして、運転者がステアリングホイール１３を操舵すると、ステアリングシャフト１１、ユニバーサルジョイント１４、中間シャフト１５、ユニバーサルジョイント１６を介してその回転力がステアリングギヤ１７に伝達され、ラックアンドピニオン機構で回転運動が車両幅方向の直線運動に変換されてタイロッド１８を介して操舵輪１９を転舵する。
図２に示すように、ステアリングシャフト１１は、ステアリングホイール１３（不図示）を取付けたアウタシャフト１１ａと、このアウタシャフト１１ａにスプライン結合又はセレーション結合されて摺動自在に係合されたインナシャフト１１ｂとで構成されている。

ステアリングコラム１２は、ステアリングシャフト１１を軸受（図示せず）を介して回動自在に保持するロアコラム１２ａと、このロアコラム１２ａに摺動自在に外嵌されたアッパコラム１２ｂとで構成されており、これらロアコラム１２ａ及びアッパコラム１２ｂは、アルミニウム合金を材料としたダイキャスト成形で形成されている。
また、ロアコラム１２ａの車両後方側の外周は、後述するアッパコラム１２ｂの車両前方側に一体に形成した一対のクランプ部２５ａ，２５ｂに内嵌されており、テレスコ位置を調整する時に、アッパコラム１２ｂがコラム軸Ｐ１方向（車両前後方向）に移動するようになっている。

そして、ロアコラム１２ａがロアブラケット２０を介して車体側部材２８に支持され、アッパコラム１２ｂがコラム位置調整機構２２を介して車体側部材２８に支持されている。
ロアブラケット２０は、ステアリングコラム１２と同様にアルミニウム合金製の部材であり、図５に示すように、一対のピボット軸通過孔２０ａを形成したＵ字形状のピボット連結部２０ｂと、ピボット連結部２０ｂの開口部側から一体に形成されて互いに平行に延在し、ロアコラム１２ａの車両前方端部の外周を抱持する一対の連結部材２０ｃと、一対の連結部材２０ｃの先端部に形成したボルト通過孔２０ｄとを備えている。

車両前方側の車体側部材２８には、ピボット軸通過孔２８ａが車幅方向を向いている車体側連結部材２８ｂが配置されており、ロアブラケット２０は、ピボット連結部２０ｂのピボット軸通過孔２０ａを車体側連結部材２８ｂのピボット軸通過孔２８ａに対応し、これらピボット軸通過孔２０ａ，１４ａにピボット軸２１を挿通することで、ピボット軸２１回りに回転自在に車体側部材２８に連結される。

ここで、一対の連結部材２０ｃのロアコラム１２ａの外周を抱持する面は円弧面形状に形成されている（以下、抱持する面を抱持面と称する）。また、ロアコラム１２ａの車両前方端部の外周には、円筒形状を有する合成樹脂製のロアブラケット用スリーブ２３が外嵌されており、一対の連結部材２０ｃの抱持面は、ロアブラケット用スリーブ２３を介してロアコラム１２ａの車両前方端部の外周を抱持している。

そして、一対の連結部材２０ｃのボルト通過孔２０ｄに連結ボルト２４ａを挿通し、連結ボルト２４ａのねじ部にナット２４ｂを螺合することで、一対の連結部材２０ｃが互いに近接する方向に締付けられていき、ロアブラケット用スリーブ２３を介してロアコラム１２ａの外周を挟持することで、ロアコラム１２ａの車両前方端部が、ロアブラケット２０を介して車体側部材２８に支持される。

コラム位置調整機構２２は、図３に示すように、アッパコラム１２ｂの車両前方側に一体に形成されてロアコラム１２ａの外周を包持する車幅方向に離間した一対のクランプ部２５ａ，２５ｂと、これら一対のクランプ部２５ａ，２５ｂを車幅方向から挟み込んでいる車体側部材２８に固定したアッパブラケット２６と、一対のクランプ部２５ａ，２５ｂを互いに近接する方向に弾性変形させてコラム軸Ｐ１方向に相対移動不能となるようにロアコラム１２ａをクランプするクランプ機構２７とを備えている。

一対のクランプ部２５ａ，２５ｂは、コラム軸Ｐ１を通る垂直平面Ｌに対して対称な部材であり、ロアコラム１２ａの外周を包持する円弧状の内周面を設けた一対の包持部２５ａ１、２５ｂ１と、これら包持部２５ａ１、２５ｂ１の下部に連続して形成され、テレスコ用長孔２５ａ２，２５ｂ２を設けた一対のクランプ力付加部２５ａ３，２５ｂ３とを備えている。

テレスコ用長孔２５ａ２，２５ｂ２は、クランプ力付加部２５ａ３，２５ｂ３を車幅方向に貫通し、コラム軸Ｐ１方向に長軸が延在するように形成されている。一対のクランプ力付加部２５ａ３，２５ｂ３は、垂直平面Ｌに沿ってクランプ部スリット３０を設けることで互いに分離して形成されている。
アッパブラケット２６は、車体側部材２８に固定されるフランジ２６ａと、このフランジ２６ａに固定され、互いに下方に延在しながら車幅方向に離間配置されている一対の側板２６ｂ，２６ｃとを備え、一対の側板２６ｂ，２６ｃには、長軸が上下方向に延在するチルト用長孔２６ｂ１，２６ｃ１が形成されている。

フランジ２６ａは、車体側部材２８に当接する当接部２６ａ１と、この当接部２６ａ１の車両前方側で折曲されて下方に延在している垂下部２６ａ２とで構成され、当接部２６ａ１の車両後方端部に設けたスリット２６ａ３に離脱用カプセル２９が嵌め込まれており、この離脱用カプセル２９にはボルト貫通孔２９ａが形成されている。また、図示しないが、離脱用カプセル２９の下方からボルト貫通孔２９ａに貫通させた固定ボルトを車体側部材２８にねじ込むことで、フランジ２６ａの当接部２６ａ１が車体側部材２８に取付けられている。そして、一対の側板２６ｂ，２６ｃの内側に、一対のクランプ部２５ａ，２５ｂの包持部２５ａ１，２５ｂ１の外周が当接している。

クランプ機構２７は、一対の側板２６ｂ，２６ｃのチルト用長孔２６ｂ１，２６ｃ１及び一対のクランプ部２５ａ，２５ｂのテレスコ用長孔２５ａ２，２５ｂ２に挿通している締付けボルト３１と、締付けボルト３１の外周にレバー連結部３２ａが軸方向に移動自在に連結している操作レバー３２と、カム機構３３とを備えている。
締付けボルト３１は、一端の頭部３１ａと他端の雄ねじ３１ｂとを有しており、雄ねじ３１ｂにナット３４がねじ込まれている。このナット３４と頭部３１ａとの間に、操作レバー３２のレバー連結部３２ａ、カム機構３３、アッパブラケット２６の一方の側板２６ｃ、一対のクランプ力付加部２５ａ３，２５ｂ３、アッパブラケット２６の他方の側板２６ｂが順に並んでいる。

カム機構３３は、締付けボルト３１の軸回りに回動する操作レバー３２によりアッパコラム１２ｂがコラム軸Ｐ１方向に移動するテレスコピック調整、又はアッパコラム１２ｂが上下方向に移動するチルト調整が可能なアンクランプ状態と、アッパコラム１２ｂ及びアッパブラケット２６を固定するクランプ状態に切替え可能な機構である。
さらに、アッパブラケット２６の垂下部２６ａ２とクランプ機構２７のカム機構３３との間には、コイル状のチルトバネ３７の両端が連結されており、このチルトバネ３７は、締付けボルト３１及び一対のクランプ部２５ａ，２５ｂを介してアッパコラム１２ｂに対して押し上げるバネ力を作用している。

ここで、図４にも示すように、円弧状の内周面を設けている一対の包持部２５ａ１、２５ｂ１に抱持されるロアコラム１２ａの外周には、スリット３８ａを設けて有端円筒形状とした合成樹脂製の位置調整機構用スリーブ３８が外嵌されており、一対の包持部２５ａ１、２５ｂ１の円弧状の内周面は、位置調整機構用スリーブ３８を介してロアコラム１２ａの外周を抱持している。

なお、本発明の第１コラムがロアコラム１２ａに対応し、本発明の第２コラムがアッパコラム１２ｂに対応し、本発明の車両前方側ブラケットがロアブラケット２０に対応し、本発明の内筒部がロアコラム１２ａの車両後方側の端部に対応し、本発明の抱持部が一対の抱持部２５ａ１，２５ｂ１に対応し、本発明の第１クリープ防止部材及び第１スリーブが位置調整機構用スリーブ３８に対応し、本発明の第２クリープ防止部材及び第２スリーブがロアブラケット用スリーブ２３に対応している。

次に、本実施形態の車両用ステアリング装置の動作及び作用効果について説明する。
チルト・テレスコ調整を行なうには、先ず、クランプ機構２７の操作レバー３２をアンクランプ方向に回動する。この際、カム機構３３のカム噛合いが解除され、アッパブラケット２６の一対の側板２６ｂ，２６ｃは車幅方向外方に開いた形状となる。一対の側板２６ｂ，２６ｃが車幅方向外方に開いた形状となることで、一対の包持部２５ａ１，２５ｂ１によるロアコラム１２ａのクランプが解除される（アンクランプ状態）。

そして、チルト位置を調整するには、締付けボルト３１をアッパブラケット２６のチルト用長孔２６ｂ１，２６ｃ１の長軸方向にスライドさせることでステアリングホイール１３の傾動動作を行う。この際、アッパブラケット２６と締付けボルト３１との間に、アッパコラム１２ｂに対して押し上げ力を作用するチルトバネ３７が配置されているので、ステアリングホイール１の傾動動作を容易に行うことができる。

また、テレスコ位置を調整するには、締付けボルト３１を一対のクランプ部２５ａ，２５ｂのテレスコ用長孔２５ａ２，２５ｂ２の長軸方向にスライドさせながら、アッパコラム１２ｂをコラム軸Ｐ１方向に移動させていき、ステアリングホイール１３を車両前後方向の所定位置まで移動させる。
一方、クランプ機構２７の操作レバー３２をクランプ方向に回動すると、カム機構３３のカムが噛合い、アッパブラケット２６の一対の側板２６ｂ，２６ｃが互いに近接する方向に弾性変形する。これにより、一対の包持部２５ａ１，２５ｂ１によるインナコラム１２ａのクランプ動作が完了する。

ここで、本実施形態の車両用ステアリング装置は、ステアリングコラム１２を構成するロアコラム１２ａ及びアッパコラム１２ｂ、ロアコラム１２ａを車体側部材２８に支持するロアブラケット２０が、アルミニウム合金製として重量が軽減されているので、車両軽量化を図ることができる。
ところで、本実施形態のようにアルミニウム合金製のロアコラム１２ａ及びアッパコラム１２ｂは鋼と比較してクリープ特性が劣るが、本実施形態は、コラム位置調整機構２２のクランプ機構２７のクランプ動作を繰り返し行うことで局部的に応力が集中しやすい一対のクランプ部２５ａ，２５ｂの包持部２５ａ１，２５ｂ１（アッパコラム１２ｂ）とロアコラム１２ａの車両後方側の外周の間に、合成樹脂製の位置調整機構用スリーブ３８を介在させており、アッパコラム１２ｂとロアコラム１２ａの応力が集中する部位では位置調整機構用スリーブ３８が弾性変形することで応力を分散させているのでクリープ破壊を防止することができる。

また、アルミニウム合金製部材同士の連結であるロアコラム１２ａの車両前方端部とロアブラケット２０との連結部もクリープ特性の面で問題があるが、本実施形態は、ロアブラケット２０の一対の連結部材２０ｃの抱持面とロアコラム１２ａの車両前方端部の外周との間に、合成樹脂製のロアブラケット用スリーブ２３を介在させており、ロアブラケット２０とロアコラム１２ａの応力が集中する部位ではロアブラケット用スリーブ２３が弾性変形することで応力を分散させているのでクリープ破壊を防止することができる。

したがって、本実施形態の車両用ステアリング装置は、鋼と比較してクリープ特性が劣るアルミニウム合金製の部材を使用しているが、部材同士の応力が集中する部位に、弾性変形自在な合成樹脂製のスリーブ（位置調整機構用スリーブ３８、ロアブラケット用スリーブ２３）を装着することでクリープ破壊を防止しているので、耐クリープ性を向上させることができる。

また、ロアコラム１２ａの車両後端側の外周に装着する位置調整機構用スリーブ３８は、スリット３８ａを設けた有端円筒形状の部材なので、ロアコラム１２ａの外周への装着を容易に行うことができる。
また、本実施形態のロアブラケット２０は、連結ボルト２４ａ及びナット２４ｂの螺合により一対の連結部材２０ｃを互いに近接する方向に締付けることで、ロアコラム１２ａの車両前方端部の外周を挟持して連結されているので、従来の装置のようにロアブラケットをロアコラムの外周に溶接により固定する構造と比較して連結作業が容易となり、製造コストの低減化を図ることができる。

なお、上述した実施形態は、車両前方に配置したロアコラム１２ａが、車両後方に配置したアッパコラム１２ｂに摺動自在に内嵌されてステアリングコラム１２を構成しているが、車両前方のロアコラム１２ａが車両後方のアッパコラム１２ｂを手動自在に外嵌し、且つ、車体側部材２８に支持された位置調整機構がロアコラム１２ａを介してアッパコラム１２ｂをチルト位置及びテレスコ位置調整可能に支持するようにしてもよい。

また、ステアリングシャフト１１に操舵補助を伝達する操舵補助機構を備えたステアリング装置であってもよい。
また、本実施形態は、手動式のチルト・テレスコ調整式のステアリング装置について説明したが、手動式のチルト調整式、或いは手動式のテレスコ調整式のステアリング装置に適用してもよい。

さらに、本実施形態は、ロアコラム１２ａ、アッパコラム１２ｂ及びロアブラケット２０をアルミニウム合金製としたが、軽量化を図ることができるマグネシウム合金等の他の軽合金を材料として形成してもよい。

本発明に係る車両用ステアリング装置を組付けた車両を示す全体構成図である。 本発明に係る車両用ステアリング装置を示すものである。 図２のＡ−Ａ線矢視図である。 図３において要部を拡大して示した図である。 図２のＢ−Ｂ線矢視図である。

符号の説明

１０…ステアリング装置、１１…ステアリングシャフト、１１ａ…アウタシャフト、１１ｂ…インナシャフト、１２…ステアリングコラム、１２ａ…ロアコラム、１２ｂ…アッパコラム、１３…ステアリングホイール、１４…ユニバーサルジョイント、１５…中間シャフト、１６…ユニバーサルジョイント、１７…ステアリングギヤ、１８…タイロッド、１９…操舵輪、２０…ロアブラケット、２０ａ…ピボット軸通過孔、２０ａ，１４ａ…ピボット軸通過孔、２０ｂ…ピボット連結部、２０ｃ…連結部材、２０ｄ…ボルト通過孔、２１…ピボット軸、２２…コラム位置調整機構、２３…ロアブラケット用スリーブ、２４ａ…連結ボルト、２４ｂ…ナット、２５ａ，２５ｂ…クランプ部、２５ａ１，２５ｂ１…包持部、２５ａ２，２５ｂ２…テレスコ用長孔、２５ａ３，２５ｂ３…クランプ力付加部、２６…アッパブラケット、２６ａ…フランジ、２６ａ１…当接部、２６ａ２…垂下部、２６ａ３…スリット、２６ｂ，２６ｃ…側板、２６ｂ１，２６ｃ１…チルト用長孔、２７…クランプ機構、２８…車体側部材、２８ａ…ピボット軸通過孔、２８ｂ…車体側連結部材、２９…離脱用カプセル、２９ａ…ボルト貫通孔、３０…クランプ部スリット、３１…締付けボルト、３１ａ…頭部、３１ｂ…雄ねじ、３２…操作レバー、３２ａ…レバー連結部、３３…カム機構、３４…ナット、３７…チルトバネ、３８…位置調整機構用スリーブ、３８ａ…スリット、Ｐ１…コラム軸

Claims (8)

1. ステアリングシャフトを回転自在に支持するステアリングコラムを、車両前方に位置する第１コラムと、この第１コラムにコラム軸方向に摺動自在に嵌合されて車両後方に位置する第２コラムとで構成し、前記第１コラムは、車両前方側ブラケットを介して車体側部材に支持され、前記第２コラムは、前記ステアリングコラムの傾動又は伸縮を調整するコラム位置調整機構を介して前記車体側部材に支持されており、前記コラム位置調整機構を、前記第１コラム及び前記第２コラムの嵌合部の内筒部を包囲して縮径可能に形成した前記嵌合部の外筒部である抱持部と、前記車体側部材に固定されて前記抱持部の外側に配置した車体側ブラケットと、前記車体側ブラケットを締め付けて前記抱持部を縮径させることで前記抱持部を前記内筒部にクランプするクランプ機構とで構成した車両用ステアリング装置において、
   前記第１コラム及び前記第２コラムを軽合金材料で形成したことを特徴とする車両用ステアリング装置。
2. 前記内筒部の外周面と前記抱持部の内周面との間に、弾性変形自在な第１クリープ防止部材を介在させたことを特徴とする請求項１記載の車両用ステアリング装置。
3. 前記第１クリープ防止部材は、前記内筒部の外周に外嵌され、前記抱持部の内周面に当接する合成樹脂製の第１スリーブであることを特徴とする請求項１又は２記載の車両用ステアリング装置。
4. 前記車両前方側ブラケットを、軽合金材料で形成したことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の車両用ステアリング装置。
5. 前記車両前方側ブラケットは、軸心が車幅方向を向くピボットピンを介して前記車体側部材に連結されるピボット連結部と、このピボット連結部に一体に形成されて前記第１コラムの外周面を抱持している互いに車幅方向に離間した一対の連結部材と、これら一対の連結部材を互いに近接する方向に締付けることで前記一対の連結部材を前記第１コラムに一体化する締付け手段とを備えていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の車両用ステアリング装置。
6. 前記第１コラムの外周面を抱持する前記一対の連結部材の抱持面と、前記第１コラムの外周面との間に、弾性変形自在な第２クリープ部材を介在させたことを特徴とする請求項５記載の車両用ステアリング装置。
7. 前記第２クリープ防止部材は、前記第１コラムの外周に外嵌され、前記一対の連結部材の抱持面に当接する合成樹脂製の第２スリーブであることを特徴とする請求項６記載の車両用ステアリング装置。
8. 前記軽合金材料はアルミニウム合金であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の車両用ステアリング装置。

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